81材料科學(xué)與工程專業(yè)金屬熱處理原理及工藝課件第八章淬火與回火

1、返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt第八章第八章 淬火與回火淬火與回火8.1 淬火淬火8.2 回火回火返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt8.1 淬火淬火鋼的淬火鋼的淬火將鋼加熱到臨界溫度（將鋼加熱到臨界溫度（a1 或或a3）以上，保）以上，保溫一定時(shí)間使其奧氏體化，以大于臨界冷卻速度進(jìn)行溫一定時(shí)間使其奧氏體化，以大于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻的工藝。冷卻的工藝。淬火目的：淬火目的：n提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具n提高強(qiáng)韌性：軸類、桿件、銷、受力件提高強(qiáng)韌性：軸類、桿件、銷、受力件n提高硬

2、磁性：用高碳鋼、磁鋼制的永久磁鐵（馬提高硬磁性：用高碳鋼、磁鋼制的永久磁鐵（馬氏體磁性）氏體磁性）n提高彈性：各類彈簧提高彈性：各類彈簧n提高耐蝕和耐熱性：耐熱鋼和不銹鋼提高耐蝕和耐熱性：耐熱鋼和不銹鋼n獲得獲得m組織組織 返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt一、淬火方法及工藝一、淬火方法及工藝 1.淬火方法淬火方法 淬火分類淬火分類 按加熱溫度：按加熱溫度：完全淬火、不完全淬火、循環(huán)加熱淬火完全淬火、不完全淬火、循環(huán)加熱淬火 按加熱速度：按加熱速度：普通淬火、快速加熱淬火、超快速加熱淬火普通淬火、快速加熱淬火、超快速加熱淬火 按加熱介質(zhì)及熱源條件：按加熱介

3、質(zhì)及熱源條件：光亮淬火、真空淬火、鉛浴加熱淬火、鹽浴加光亮淬火、真空淬火、鉛浴加熱淬火、鹽浴加熱淬火、火焰加熱淬火、感應(yīng)加熱淬火、高頻脈沖淬火、接觸電加熱淬熱淬火、火焰加熱淬火、感應(yīng)加熱淬火、高頻脈沖淬火、接觸電加熱淬火、電解液加熱淬火、電子束加熱淬火、激光加熱淬火火、電解液加熱淬火、電子束加熱淬火、激光加熱淬火 按淬火部位：按淬火部位：整體淬火、局部淬火、表面淬火整體淬火、局部淬火、表面淬火u按冷卻方式：按冷卻方式：?jiǎn)我捍慊?、雙液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火、預(yù)冷淬火；單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火、預(yù)冷淬火；馬氏體等溫淬火、貝氏體等溫淬火等馬氏體等溫淬火、貝氏體等溫淬火等返 回下一頁上

4、一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt2. 淬火工藝淬火工藝 淬火加熱溫度淬火加熱溫度 亞共析鋼：亞共析鋼：ac3 +3050; 共析和過共析鋼：共析和過共析鋼： ac1 +3050為什么過共析鋼淬火加熱溫度在為什么過共析鋼淬火加熱溫度在ac1 +3050 ，而不是而不是accm +3050？）？）1）細(xì)化晶粒）細(xì)化晶粒2）保留滲碳體，提高耐磨性）保留滲碳體，提高耐磨性3）減少）減少a含碳量，以降低含碳量，以降低m轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變時(shí)變形和開裂的傾向，變時(shí)變形和開裂的傾向， 并減少并減少ar量量（必須消除網(wǎng)狀滲碳體

5、（必須消除網(wǎng)狀滲碳體 預(yù)備組織為預(yù)備組織為p球球）返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt2. 2. 淬火工藝淬火工藝 保溫時(shí)間保溫時(shí)間保溫時(shí)間保溫時(shí)間=升溫時(shí)間升溫時(shí)間 + 心表溫度一致時(shí)間心表溫度一致時(shí)間 + 組織轉(zhuǎn)變時(shí)間組織轉(zhuǎn)變時(shí)間 加熱介質(zhì)對(duì)保溫時(shí)間影響較大。加熱介質(zhì)對(duì)保溫時(shí)間影響較大。 = k d工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(最快傳熱方向上的厚度最快傳熱方向上的厚度)裝爐量有關(guān)系數(shù)裝爐量有關(guān)系數(shù)一般一般 k = 11.5加熱系數(shù)加熱系數(shù),與鋼種與鋼種及加熱介質(zhì)有關(guān)及加熱介質(zhì)有

6、關(guān)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt有效厚度有效厚度d：板件和薄壁件以板厚或壁厚做板件和薄壁件以板厚或壁厚做d球體以球直徑的球體以球直徑的0.75倍作倍作d形狀復(fù)雜工件以工作部分的截面厚度作形狀復(fù)雜工件以工作部分的截面厚度作d返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt冷卻方式冷卻方式 冷卻方式冷卻方式 最大限度減少工件應(yīng)力集中和變形，最大限度減少工件應(yīng)力集中和變形， 使工件均勻冷卻。使工件均勻冷卻。 冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)2. 2. 淬火工藝淬火工藝返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt單液淬火單液

7、淬火雙液淬火雙液淬火分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火時(shí)間時(shí)間溫度msa1返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt二、二、 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)理想淬火介質(zhì)具備：理想淬火介質(zhì)具備：高溫慢冷；高溫慢冷；奧氏體鼻子溫度快冷；奧氏體鼻子溫度快冷；馬氏體轉(zhuǎn)變慢冷。馬氏體轉(zhuǎn)變慢冷。時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400a1msmf理想淬火冷卻介質(zhì)理想淬火冷卻介質(zhì)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt1.無物態(tài)變化的淬火介質(zhì)無物態(tài)變化的淬火介質(zhì) 冷卻機(jī)理：冷卻機(jī)理： 輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流

8、將工件的熱量帶走，使工件冷卻輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將工件的熱量帶走，使工件冷卻 常用的淬火介質(zhì)：常用的淬火介質(zhì)： 硝酸鹽和堿，使用溫度在硝酸鹽和堿，使用溫度在150550之間。之間。二、二、 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt2 .有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)冷卻機(jī)理：冷卻機(jī)理： 輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將工件的熱量帶走，使工件冷卻輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將工件的熱量帶走，使工件冷卻 汽化沸騰，使工件強(qiáng)烈散熱汽化沸騰，使工件強(qiáng)烈散熱 冷卻能力強(qiáng)冷卻能力強(qiáng) 水基，油基水基，油基二、二、 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝

9、, smse,cumt2 .有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)有物態(tài)變化的淬火介質(zhì) 介質(zhì)冷卻特性的測(cè)試介質(zhì)冷卻特性的測(cè)試試樣溫度與冷卻時(shí)間（速度）之間的關(guān)系）試樣溫度與冷卻時(shí)間（速度）之間的關(guān)系）二、二、 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt冷卻機(jī)理冷卻機(jī)理 第一階段（第一階段（ab段）：段）：蒸汽膜階段。冷卻速度慢蒸汽膜階段。冷卻速度慢 第二階段（第二階段（bc段）段） ：沸騰階段。冷卻速度快沸騰階段。冷卻速度快 第三階段（第三階段（cd段）段） ：對(duì)流階段。冷卻速度慢對(duì)流階段。冷卻速度慢常用的冷卻介質(zhì)常用的冷卻介質(zhì) 水、鹽水、堿水、油、合成淬火液等水、

10、鹽水、堿水、油、合成淬火液等二、二、 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)2 .有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt常用的淬火冷卻介質(zhì)常用的淬火冷卻介質(zhì) 名名 稱稱 最大冷卻速度時(shí)最大冷卻速度時(shí)平均冷卻速度平均冷卻速度/(s-1)所在溫度所在溫度/ 冷卻速度冷卻速度 /( s-1)650550 300200 20靜止水靜止水34077513545040靜止水靜止水28554511041060靜止水靜止水2202758018510%nacl 溶液溶液58020001900100010%naoh 溶液溶液560283027507752010號(hào)

11、機(jī)油號(hào)機(jī)油43023060658010號(hào)機(jī)油號(hào)機(jī)油4302307055203號(hào)錠子油號(hào)錠子油50012010050返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt單液淬火單液淬火雙液淬火雙液淬火分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火時(shí)間時(shí)間溫度msa1返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt3 淬火介質(zhì)的新發(fā)展淬火介質(zhì)的新發(fā)展n環(huán)保、優(yōu)效（高溫快速、低溫慢速）、安全、經(jīng)濟(jì)為環(huán)保、優(yōu)效（高溫快速、低溫慢速）、安全、經(jīng)濟(jì)為發(fā)展方向。發(fā)展方向。n植物油基生態(tài)淬火油（使蒸汽膜階段短、提高高溫階植物油基生態(tài)淬火油（使蒸汽膜階段短、提高高溫階 段冷速）段冷

12、速） n聚合物水基淬火介質(zhì)（降低水的冷速、環(huán)保）聚合物水基淬火介質(zhì)（降低水的冷速、環(huán)保）n固固氣流化介質(zhì)（固體細(xì)粒與壓縮空氣混合）氣流化介質(zhì)（固體細(xì)粒與壓縮空氣混合）返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt視頻（真空淬火）視頻（激光淬火）返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt三、三、 鋼的淬透性鋼的淬透性網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐n淬透性是鋼的主要熱處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。n是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cu

13、mt三、三、 鋼的淬透性鋼的淬透性1. 概念概念 淬透性淬透性鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力。鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力。 其大小是用規(guī)定條件下其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度淬硬層深度來表示。來表示。 工件淬硬層與冷卻速度的關(guān)系示意圖工件淬硬層與冷卻速度的關(guān)系示意圖（a）零件截面的不同冷卻速度）零件截面的不同冷卻速度; （b）未淬透區(qū)的示意圖）未淬透區(qū)的示意圖ab返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumtm量和硬度隨深量和硬度隨深度的變化度的變化n淬硬層深度淬硬層深度 由工件表面到半馬氏體區(qū)由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%m + 50%p)(50%m + 50%

14、p)的深度。的深度。如果工件中心在淬火后獲得了如果工件中心在淬火后獲得了50以上的以上的m，則認(rèn)為工件已經(jīng)被則認(rèn)為工件已經(jīng)被淬透淬透。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt淬透性的大小對(duì)鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響淬透性的大小對(duì)鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響未淬透未淬透淬透淬透hrchrc返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt2 2、影響淬透性的因素、影響淬透性的因素決定因素決定因素: :臨界冷卻速度臨界冷卻速度; ; 取決于材料化學(xué)成分。取決于材料化學(xué)成分。 c c曲線越靠右曲線越靠右, ,淬火臨界冷卻速度越小淬火臨界冷卻速度

15、越小, ,鋼的淬透性越好鋼的淬透性越好因此使因此使c c曲線右移的元素均使淬透性提高曲線右移的元素均使淬透性提高; ;一般而言，碳鋼的淬透性差，一般而言，碳鋼的淬透性差， 合金鋼的淬透性好，且合金元素含量越高，合金鋼的淬透性好，且合金元素含量越高， 淬透性越好（除淬透性越好（除coco）返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumtn注意區(qū)別：注意區(qū)別：鋼的淬透性鋼的淬透性 鋼材本身的固有屬性，與外部因素?zé)o關(guān)鋼材本身的固有屬性，與外部因素?zé)o關(guān)工件的淬透深度工件的淬透深度 取決于鋼材淬透性取決于鋼材淬透性, , 還與冷卻介質(zhì)、還與冷卻介質(zhì)、 工件尺寸等外部因素有關(guān)。工件

16、尺寸等外部因素有關(guān)。n同一材料的同一材料的淬硬層深度淬硬層深度與工件的尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件與工件的尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。n淬透性淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較。是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)，用不同材料的淬硬層的比較。是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)，用不同材料的淬硬層深度來進(jìn)行比較的。深度來進(jìn)行比較的。 返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumtn注意區(qū)別：注意區(qū)別： 淬透性和淬硬性淬透性和淬硬性淬硬性淬硬性: 鋼在理想條件下淬火

17、后所能鋼在理想條件下淬火后所能 達(dá)到的達(dá)到的最高硬度。最高硬度。影響因素影響因素: 主要主要取決于馬氏體的取決于馬氏體的含碳量。含碳量。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系c%返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt 淬硬性與淬透性淬硬性與淬透性: （兩個(gè)完全不同的概念）（兩個(gè)完全不同的概念）淬透性淬透性淬硬性淬硬性鋼鋼 種種差差低低碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 ( 20 )差差高高碳素工具鋼碳素工具鋼( t12a )好好低低低碳合金結(jié)構(gòu)鋼低碳合金結(jié)構(gòu)鋼( 20cr2ni4a )好好高高高碳高合金工具鋼高碳高合金工具鋼( w18cr4v )返 回

18、下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt單液淬火單液淬火雙液淬火雙液淬火分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火時(shí)間時(shí)間溫度msa1返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt淬火后硬度淬火后硬度以磨損為主的工具、以磨損為主的工具、量具、模具量具、模具m m中含碳量中含碳量淬硬性淬硬性合金元素合金元素冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)工件尺寸工件尺寸淬透層淬透層深度深度規(guī)定條件規(guī)定條件下，下，5050馬氏體組馬氏體組織的深度織的深度形狀復(fù)雜、尺寸精度形狀復(fù)雜、尺寸精度高，大截面并要求淬高，大截面并要求淬透的零件透的零件合金元素合金元素淬透性淬透性表示方法表示方法應(yīng)用

19、范圍應(yīng)用范圍影響因素影響因素實(shí)際條件實(shí)際條件下，下，5050馬氏體組馬氏體組織的深度織的深度返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt3.3.淬透性測(cè)量方法淬透性測(cè)量方法 (1)(1)斷口法：斷口法：適用碳素工具鋼。適用碳素工具鋼。 將上述試樣加熱到將上述試樣加熱到760760、800800、840840等溫度加熱等溫度加熱15152020分鐘，淬入分鐘，淬入10-30 10-30 水中，打斷觀察淬硬層，水中，打斷觀察淬硬層，即淬硬層（馬氏體）和韌軟層（珠光體或貝氏體），即淬硬層（馬氏體）和韌軟層（珠光體或貝氏體），對(duì)照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)0-50-5級(jí)。級(jí)。返

20、回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt(2)u(2)u型曲線法：型曲線法：將一組長(zhǎng)度是直徑將一組長(zhǎng)度是直徑4 46 6倍的圓柱形試樣倍的圓柱形試樣經(jīng)完全奧氏體化后，在一定介質(zhì)中冷卻經(jīng)完全奧氏體化后，在一定介質(zhì)中冷卻后，從試樣中部切開，磨平后自表面向后，從試樣中部切開，磨平后自表面向心部測(cè)量試樣硬度，其硬度分布如右。心部測(cè)量試樣硬度，其硬度分布如右。h -h -淬硬區(qū)淬硬區(qū)d dh h -未淬硬區(qū)未淬硬區(qū)淬透性表示：淬透性表示：淬硬層深度淬硬層深度h h，或，或d dh h /d/d。hhdhd直觀，準(zhǔn)確，但繁瑣直觀，準(zhǔn)確，但繁瑣用于結(jié)構(gòu)鋼用于結(jié)構(gòu)鋼返 回下一頁上一

21、頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt(3)臨界直徑法：臨界直徑法：d0 ：鋼在某種介質(zhì)中能夠完全淬透：鋼在某種介質(zhì)中能夠完全淬透的最大直徑。的最大直徑。 大小取決于成分及淬火條件大小取決于成分及淬火條件di：理想臨界直徑，理想條件試樣：理想臨界直徑，理想條件試樣能夠淬透的最大直徑。能夠淬透的最大直徑。 反映了鋼的固有淬透性反映了鋼的固有淬透性 臨界臨界直徑直徑d0 理想臨理想臨界直徑界直徑dih值值返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱

22、處理原理及工藝 , smse,cumt(4)端淬法：端淬法：此方法是世界上通用方法。此方法是世界上通用方法。 返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumtdhrcj即用即用 表示，表示，4、淬透性的表示方法、淬透性的表示方法 用淬透性曲線表示用淬透性曲線表示j 表示末端淬透性，表示末端淬透性， d 至水冷端距離至水冷端距離 hrc該處硬度值。該處硬度值。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt 用臨界淬透直徑表示用臨界淬透直徑表示臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬

23、氏體的最大直徑，用體的最大直徑，用d0表示。表示。d0與介質(zhì)有關(guān)，如與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼鋼d0水水=16mm，d0油油=8mm。只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如45鋼鋼d0油油=8mm，40cr d0油油=20mm。馬氏體馬氏體馬氏體馬氏體索氏體索氏體返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt5 5、淬透性的實(shí)際意義、淬透性的實(shí)際意義 n1 1、對(duì)于截面承載均勻的重要件，要全部淬透。如螺栓、連桿、對(duì)于截面承載均勻的重要件，要全

24、部淬透。如螺栓、連桿、模具等。模具等。 選用選用高淬透性高淬透性鋼鋼n2 2、對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透（淬硬層深度一般為、對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透（淬硬層深度一般為半徑的半徑的1/21/31/21/3），如軸、凸輪。），如軸、凸輪。低淬透性低淬透性鋼鋼n高精密零件，復(fù)雜零件，如復(fù)雜冷沖模。高精密零件，復(fù)雜零件，如復(fù)雜冷沖模。選用高淬透性鋼。選用高淬透性鋼。n淬硬層深度與工件尺寸有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意淬硬層深度與工件尺寸有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)尺寸效應(yīng)。 高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連柴油機(jī)連桿桿齒輪齒輪2.8.10.wmv返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , sms

25、e,cumt鋼號(hào)鋼號(hào)臨界淬透直徑（油）臨界淬透直徑（油）應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍20crmnti20crmnti半馬氏體，半馬氏體，202030mm30mm汽車、拖拉機(jī)的主齒輪、活汽車、拖拉機(jī)的主齒輪、活塞銷等塞銷等20crni320crni3半馬氏體、半馬氏體、505070mm70mm重載荷下工作的齒輪、軸、重載荷下工作的齒輪、軸、蝸桿、螺釘?shù)任仐U、螺釘?shù)?7crni337crni3完全馬氏體、完全馬氏體、150mm150mm重載荷、沖擊載荷、截面較重載荷、沖擊載荷、截面較大的零件等。大的零件等。40crnimoa40crnimoa 半馬氏體，半馬氏體，75mm75mm250mm250mm的汽輪機(jī)軸

26、、葉片、的汽輪機(jī)軸、葉片、傳動(dòng)件等傳動(dòng)件等4cr134cr13不銹鋼、空淬鋼不銹鋼、空淬鋼食品、醫(yī)藥、化工等設(shè)備的食品、醫(yī)藥、化工等設(shè)備的配件配件cr5mo1vcr5mo1v美國引進(jìn)鋼種，具有良好的空淬性能美國引進(jìn)鋼種，具有良好的空淬性能5crmnmo5crmnmo我國資助研制的高淬透性鋼我國資助研制的高淬透性鋼返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt淬透性曲線應(yīng)用淬透性曲線應(yīng)用求不同直徑棒狀工件截面上的硬度分布求不同直徑棒狀工件截面上的硬度分布例：采用例：采用45mn2制造制造50mm的軸，試求水淬后其截面上硬度分的軸，試求水淬后其截面上硬度分布曲線。布曲線。

27、返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt靜水中淬火靜水中淬火靜油中淬火靜油中淬火沿末端淬火試樣的長(zhǎng)度、圓棒直徑、圓棒內(nèi)不同位置與冷卻速度之間的關(guān)系沿末端淬火試樣的長(zhǎng)度、圓棒直徑、圓棒內(nèi)不同位置與冷卻速度之間的關(guān)系返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt50返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt淬透性曲線應(yīng)用淬透性曲線應(yīng)用根據(jù)性能要求選擇材料及工藝根據(jù)性能要求選擇材料及工藝?yán)河幸焕河幸?0號(hào)鋼直徑號(hào)鋼直徑45mm的軸，要求淬火后在距表面的軸，要求淬火后在距表面3/4r處處有有80%馬氏體，在馬氏

28、體，在1/2r處的硬度不低于處的硬度不低于hrc40，請(qǐng)問采用淬，請(qǐng)問采用淬火介質(zhì)為油還是水？火介質(zhì)為油還是水？解：確定解：確定40鋼淬火后鋼淬火后80%馬氏體組織的硬度（馬氏體組織的硬度（hrc45）；）； 淬油后硬度淬油后硬度 3/4r處：處：hrc38， 1/2r處：處：hrc30 不滿足要求；不滿足要求； 淬水后硬度淬水后硬度 3/4r處：處：hrc46， 1/2r處：處：hrc42 滿足要求；滿足要求； 采用水淬采用水淬返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本

29、章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt四、淬火缺陷四、淬火缺陷 1. 淬火內(nèi)應(yīng)力淬火內(nèi)應(yīng)力 淬火內(nèi)應(yīng)力是造成工件變形和開裂根本原因。淬火內(nèi)應(yīng)力是造成工件變形和開裂根本原因。 淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度-引起工件變形；引起工件變形； 淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料斷裂強(qiáng)度淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料斷裂強(qiáng)度-引起工件斷裂。引起工件斷裂。 淬火內(nèi)應(yīng)力分：淬火內(nèi)應(yīng)力分：熱應(yīng)力（溫度應(yīng)力）熱應(yīng)力（溫度應(yīng)力） 組織應(yīng)力（相變應(yīng)力）組織應(yīng)力（相變應(yīng)力）返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cu

30、mt （1）熱應(yīng)力：）熱應(yīng)力：由于工件心部和表面冷卻速度不一致，其冷由于工件心部和表面冷卻速度不一致，其冷卻收縮不同而造成的內(nèi)應(yīng)力。卻收縮不同而造成的內(nèi)應(yīng)力。 熱應(yīng)力產(chǎn)生過程：熱應(yīng)力產(chǎn)生過程： 冷卻初期，表面冷速快，冷卻初期，表面冷速快，表面表面收縮收縮，產(chǎn)生，產(chǎn)生拉拉應(yīng)力；應(yīng)力； 心部冷速慢，心部冷速慢，不收縮不收縮，產(chǎn)生，產(chǎn)生壓壓應(yīng)力；應(yīng)力； 冷卻后期，表面冷速慢，表面冷卻后期，表面冷速慢，表面不收縮不收縮，產(chǎn)生，產(chǎn)生壓壓應(yīng)力；應(yīng)力； 心部冷速快，心部冷速快，收縮收縮，產(chǎn)生，產(chǎn)生拉拉應(yīng)力；應(yīng)力； 最終的淬火熱應(yīng)力：表面壓應(yīng)力、心部拉應(yīng)力。最終的淬火熱應(yīng)力：表面壓應(yīng)力、心部拉應(yīng)力。返 回下一

31、頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt（2）組織應(yīng)力：）組織應(yīng)力：由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的不由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性而造成的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)性而造成的內(nèi)應(yīng)力。組織應(yīng)力產(chǎn)生過程：組織應(yīng)力產(chǎn)生過程： 冷卻初期，表面發(fā)生馬氏體相變，表面體積冷卻初期，表面發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹膨脹，產(chǎn)生，產(chǎn)生壓應(yīng)力；心部冷速慢牽制表面壓應(yīng)力；心部冷速慢牽制表面膨脹膨脹，產(chǎn)生拉應(yīng)力；，產(chǎn)生拉應(yīng)力； 冷卻后期，心部發(fā)生馬氏體相變，表面體積冷卻后期，心部發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹膨脹，產(chǎn)生，產(chǎn)生壓

32、應(yīng)力；表面牽制心部壓應(yīng)力；表面牽制心部膨脹膨脹，產(chǎn)生拉應(yīng)力；，產(chǎn)生拉應(yīng)力； 最終的淬火組織應(yīng)力：表面拉應(yīng)力、心部壓應(yīng)力。最終的淬火組織應(yīng)力：表面拉應(yīng)力、心部壓應(yīng)力。 發(fā)生相變前主要內(nèi)應(yīng)力為熱應(yīng)力；發(fā)生相變前主要內(nèi)應(yīng)力為熱應(yīng)力； 發(fā)生相變后主要內(nèi)應(yīng)力為組織應(yīng)力，熱應(yīng)力為輔。發(fā)生相變后主要內(nèi)應(yīng)力為組織應(yīng)力，熱應(yīng)力為輔。 但由于組織應(yīng)力發(fā)生在塑性較低的低溫階段，因此是使但由于組織應(yīng)力發(fā)生在塑性較低的低溫階段，因此是使零件開裂的主要原因。零件開裂的主要原因。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt2 .淬火變形淬火變形 幾何形狀變化體積變化幾何形狀變化體積變化熱應(yīng)力使工

33、件沿著最大尺寸方向收縮熱應(yīng)力使工件沿著最大尺寸方向收縮 沿著最小尺寸方向脹大。沿著最小尺寸方向脹大。組織應(yīng)力使工件沿著最大尺寸方向伸長(zhǎng)組織應(yīng)力使工件沿著最大尺寸方向伸長(zhǎng) 沿著最小尺寸方向收縮。沿著最小尺寸方向收縮。四、淬火缺陷四、淬火缺陷變圓變圓變尖變尖返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt淬火變形影響因素：淬火變形影響因素：淬透性：好，組織應(yīng)力作用大；差，熱應(yīng)力作用大淬透性：好，組織應(yīng)力作用大；差，熱應(yīng)力作用大奧氏體化學(xué)成分，奧氏體化學(xué)成分， c%低，熱應(yīng)力作用大；低，熱應(yīng)力作用大；c%

34、高，組織應(yīng)力作用大。高，組織應(yīng)力作用大。淬火加熱淬火加熱t(yī)高、內(nèi)應(yīng)力大、變形大；高、內(nèi)應(yīng)力大、變形大；淬火冷速快、內(nèi)應(yīng)力大、變形大；淬火冷速快、內(nèi)應(yīng)力大、變形大；工件形狀不對(duì)稱，厚薄不均勻，變形大。工件形狀不對(duì)稱，厚薄不均勻，變形大。淬火變形的預(yù)防淬火變形的預(yù)防-制定合理的淬火工藝制定合理的淬火工藝淬火變形的糾正淬火變形的糾正-矯直矯直四、淬火缺陷四、淬火缺陷返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt3. 淬火裂紋淬火裂紋重要性：重要性：淬火變形可以校正，淬火開裂則無法挽回，因淬火變形可以校正，淬火開裂則無法挽回，因此我們要研究淬火開裂原因，進(jìn)行預(yù)防。此我們要研究

35、淬火開裂原因，進(jìn)行預(yù)防。淬火裂紋產(chǎn)生原因：淬火裂紋產(chǎn)生原因： 淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料斷裂強(qiáng)度淬火內(nèi)應(yīng)力超過材料斷裂強(qiáng)度 材料內(nèi)部缺陷材料內(nèi)部缺陷 + 一定的淬火應(yīng)力一定的淬火應(yīng)力淬火裂紋分類：淬火裂紋分類： 縱向裂紋縱向裂紋 橫向裂紋橫向裂紋 網(wǎng)狀裂紋網(wǎng)狀裂紋 剝離裂紋剝離裂紋 顯微裂紋顯微裂紋四、淬火缺陷四、淬火缺陷返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt減少淬火變形和防止淬火開裂的措施減少淬火變形和防止淬火開裂的措施1）正確選材）正確選材 如選擇淬透性好的材料如選擇淬透性好的材料2）合理設(shè)計(jì)

36、工件形狀）合理設(shè)計(jì)工件形狀 如避免截面形狀懸殊的零件如避免截面形狀懸殊的零件3）合理消除材料缺陷）合理消除材料缺陷 如淬火前鍛造和預(yù)備熱處理如淬火前鍛造和預(yù)備熱處理4）合理制定熱處理工藝）合理制定熱處理工藝 如加熱溫度、冷卻速度、如加熱溫度、冷卻速度、 回火、操作方法等回火、操作方法等返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt45鋼汽車撥叉，熱處理工藝為正火淬火中溫回火，鋼汽車撥叉，熱處理工藝為正火淬火中溫回火，實(shí)際生產(chǎn)中廢品率達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)中廢品率達(dá)到40以上，主要是淬火裂紋。以上，主要是淬火裂紋。工作條件：沖擊磨損工作條件：沖擊磨損技術(shù)要求：技術(shù)要求：4550h

37、rc 均勻回火屈氏體均勻回火屈氏體返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt零件宏觀結(jié)構(gòu)零件宏觀結(jié)構(gòu)裂紋形態(tài)裂紋形態(tài)斷口分析：斷口分析：裂紋弧形，沿軸向分布擴(kuò)展，裂紋弧形，沿軸向分布擴(kuò)展，由工件表面裂向心部，裂紋由工件表面裂向心部，裂紋兩側(cè)耦合，是典型淬火裂紋。兩側(cè)耦合，是典型淬火裂紋。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt低倍下觀察裂紋走向低倍下觀察裂紋走向裂紋局部形態(tài)裂紋局部形態(tài)組織為混合馬氏體，組織為混合馬氏體，組織細(xì)小均勻，組織細(xì)小均勻，未發(fā)現(xiàn)非淬硬區(qū)，未發(fā)現(xiàn)非淬硬區(qū)，但裂紋周圍有非金屬夾雜。但裂紋周圍有非金屬夾雜。返 回下一頁上一頁 本章首頁金屬熱處理原理及工藝 , smse,cumt裂紋形成分析裂紋形成分析組織應(yīng)力，熱應(yīng)力組織應(yīng)力，熱應(yīng)力由于外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面冷速不均勻，由于外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面冷速不均勻，使馬氏體轉(zhuǎn)變不同時(shí)，引起使馬氏體轉(zhuǎn)變不同時(shí)，引起組織應(yīng)力，造成內(nèi)側(cè)面受到拉應(yīng)力，組織應(yīng)力，造成內(nèi)側(cè)面受到拉應(yīng)力，從雜質(zhì)處開裂。從雜質(zhì)處開裂。工藝改進(jìn)：工藝改進(jìn)：淬火按如圖箭頭方向在淬火介質(zhì)中淬火按如圖